JPH01246805A

JPH01246805A - 超電導マグネット装置

Info

Publication number: JPH01246805A
Application number: JP63073282A
Authority: JP
Inventors: Tadatoshi Ota; 太田　忠利; Kazuo Nakanishi; 一夫中西
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 1989-10-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、磁界補正装置を改善した医療用磁気共鳴イメ
ージング装置（ＭＲＩ装置）の超電導マグネットに関す
る。

（従来の技術）ＭＨＩ装置は、高磁界を用いるほど画像が良くなるため
、超電導マグネットが普及されている。

また、マグネット内の診断空間においては高均一磁界が
要求されるので高精度な設計がなされるが、実際にはマ
グネットの製造過程において製作寸法精度の誤差等によ
り、実際の診断空間内の磁界均一度は悪くなってしまう
、そこで、磁界補正装置が用いられ、その補正装置の１
つに第６図に示すような鉄シム１と呼ばれる小さな鉄片
がある。この鉄シム１を第６図に示すように超電導マグ
ネット本体２の常温ボア３内に張り付けて、診断空間４
の磁界を補正する。補正にあたっては、所定の磁界均一
度になるまで複数個の鉄シム１をボア３内の適切な場所
に張り付ける。

また、磁界補正装置には前述のような鉄シムの他に、シ
ムコイルと呼ばれるものがある。シムコイルの一例を示
すと、第６図（ａ）のような円形シムコイル５と、第７
図（ｂ）のような鞍形シムコイル６がある。これらのシ
ムコイル５，６には、第７図のように、常温ボア３内に
取り付ける常電導シムコイル７と、第８図に示すように
マグネット本体２内の超電導主コイル８といっしょに巻
かれる超電導シムコイル９とがある。これらのシムコイ
ルを用いて磁界補正をするには、誤差磁界を打ち消すよ
うに、これらのシムコイルに通電する。

（発明が解決しようとする課題）しかし、第５図に示すような鉄シムによる補正では数個
、あるいは数十個の鉄シムをボア内の適切な位置に張り
付けていかなければならないため、非常に時間がかかる
という欠点がある。また、高磁界になれば鉄シムが多量
に必要になるとともに、鉄シムに働く電磁力が増大する
ので張り付けがむずかしくなり、補正が困難になってく
るという問題がある。

また、第６図（ａ）、（ｂ）に示すようなシムコイルに
よる補正は、電流を流して補正するため比較的短時間に
、また、多少誤差磁界が大きくても補正できる利点があ
るが、第７図のような常電導シムコイルにおいては、電
源容量やコイル発熱等の問題により通電できる電流が制
限されるので、補正能力に限界がでてくるという問題が
ある。また、第８図のような超電導シムコイルにおいて
は永久電流を用いるため、常電導シムコイルのように発
熱等の問題がないが、高価な超電導線を用いているとと
もに、第９図に示すように永久電流スイッチ１０も必要
になるため、コスト高になるという欠点がある。永久ス
イッチ１０は超電導シムコイル９とともに液体ヘリウム
中にあり、永久電流スイッチ１０（７）ＯＮｌｏＦＦは
、ヒーター１１を０ＦＦ１０Ｎすることによりなされる
が、超電導シムコイル９に電流を供給中は、永久電流ス
イッチ１０を０ＦＦ（ヒーター１１をＯＮ）にしている
ため、ヒーター１１の熱により、高価な液体ヘリウムを
多量に蒸発させてしまうという問題がある。

また、酸化物超電導体を用いて、超電導シムコイルを構
成し、窒素冷却により超電導状態とすれば、液体ヘリウ
ムの蒸発は防げるが、酸化物超電導体の接続は困難であ
るので、永久電流スイッチの構成が困難となる問題があ
る。

さらに、液体ヘリウム冷却の超電導シムコイルにおいて
は、もし、そのシムコイルに位置ずれ等の不具合が生じ
た場合、補正するには一番内側の液体ヘリウム容器まで
分解しなければならないが、低温シールや、多層の断熱
材等が組込まれているため、分解して補正するのが非常
に困難になるなどの問題がある。

そこで１本発明は高価な液体ヘリウムを蒸発させず、補
正時間が短かい、また、不具合発生時の補修が容易な超
電導シムコイルを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明においては、第１図に示すように超電導マグネッ
ト本体２内の液体窒素温度に保たれている熱シールド（
８０にシールド）１２に酸化物超電導体で構成したシム
コイル１３を取りつける。

（作用）超電導ＭＲＩ装置のように、長時間永久電流で運転する
装置においては、液体ヘリウムの蒸発量を最小限にする
ため、第１図のようにマグネット本体２内には熱シール
ドが設けられる。第１図の例では温度が約８０［Ｋ］に
保たれる８０にシールド１２と、温度が約２０（Ｋ）に
保たれる２０にシールド１４とが設けられている。これ
らの熱シールド１２．１４は、マグネット本体２に取り
付けられた冷凍機１５によって冷却され、当該温度に保
持される。この冷凍機により冷却される８０にシールド
１２に、約８０（Ｋ）で超電導状態になる酸化物超電導
体でシムコイル１３をつくり取りつける。この酸化物超
電導体シムコイル１３は第７図（ａ）、（ｂ）と同様に
円形シムコイル５と鞍形シムコイル６で構成する。この
ようにすることによって、酸化物超電導シムコイル１３
は超電導状態となっているので、従来の超電導シムコイ
ルと同様に通電することによって磁界補正ができる。

また、酸化物超電導体は、第２図のようなリング状もの
が比較的作りやすいので、酸化物超電導体に永久電流を
流すには、酸化物超電導体のリング１６と同軸に励磁コ
イル１７を、また、リング１６にはヒーター１１を巻き
つける。リング１６に永久電流を流すには、まず、ヒー
ター１１に電流工りを流し。

リング１６を常電導状態にしてから、励磁コイル１７に
電流Ｉ。を流し、磁界Ｂを発生させる。次にヒーター電
流Ｉｈを切り、　リング１６を超電導状態にもどす。そ
して、励磁電流Ｉ。を切ると、その時にリング１６内に
電流Ｉｌが誘導され、　リング１６は超電導状態なので
、　その誘導電流工１は永久電流となる。

（実施例）（実施例の構成）本発明の実施例を第１図に示す。超電導主コイル８は、
ニオブチタン（ＮｂＴｉ）等の通常の超電導材料で作ら
れ、液体ヘリウムに浸漬され超電導状態になる６また。

２つの熱シールド（８０にシールド１２と２０にシール
ド１４）は、冷凍機１５に接続され、それぞ約８０（Ｋ
）、約２０（Ｋｌに保たれる。８０にシールドには酸化
物超電導体で作られたシムコイル１３を取りつける。こ
の酸化物超電導体シムコイル１３は第３図（ａ）、（ｂ
）のように接続部のないリング状の複数個の酸化物超電
導体円形シム１８と酸化物超電導体鞍形シム１９とで構
成し、それぞれに励磁コイル１７とヒーター！■を取り
つける。円形シム１８と鞍形シム１９は８０にシールド
１２からの熱伝導で冷却され超電導状態となる。

（実施例の作用）酸化物超電導体円形シム１８と酸化物超電導体鞍形シム
１９とで診断空間内の磁界を補正するには。

それらに通電して誤差磁界を打ち消せばよい、まず、通
電したい円形シム１８又は鞍形シム１９のヒーター１１
に電流Ｉｈを流し、酸化物超電導体を暖め、常電導状態
にする。そして、励磁電流工。を流し、誤差を打ち消す
ような所定の電流になったら、ヒーター電流工りを切り
、酸化物超電導体が超電導状態にもどったら、励磁電流
Ｉｅを切る。その時、円形シムあるいは鞍形シムに誘導
電流が流れ、それものシムコイルには電気抵抗がないの
で永久電流となり、超電導シムコイルとして使用できる
。

・（実施例の効果）このような構成とすることにより、接続部のないリング
状の酸化物超電導体に永久電流が簡単に流せるとともに
、従来の液体ヘリウム冷却の超電導シムコイルのような
磁界補正時の液体ヘリウムの蒸発を防ぐ効果がある。

また、酸化物超電導シムコイルを液体窒素温度に保持す
るのは、冷凍機で行うので液体ヘリウムの蒸発がない。

また、永久電流により診断空間内の磁界が補正されてい
るので、補正後は電流供給が不要となる効果がある６さ
らに、シムコイルの不具合時には。

液体ヘリウム容器２０まで分解する必要がないので。

容易にシムコイルの補修ができる。

（他の実施例）酸化物超電導体のリングに永久電流を流すための他の実
施例を第４図に示す。これは、酸化物超電導体のリング
１６に導電性金属でできた円筒２１を取りつけたもので
ある。

リング１６に永久電流を流すには、まず、ヒーター１１
に電流工りを流し、　リング１６を常電導状態にしてお
き、導電性金属の円筒２１に電流Ｉ。を流す。

次にヒーター電流Ｉｈを切り、　リング１６を超電導状
態にもどすと電流工。は電気抵抗のないリング１６を流
れ、電流工。を切れば永久電流工、となる。

このような構成としても、接続部のない酸化物超電導体
に永久電流を流せるので、超電導シムコイルに用いるこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の超電導マグネット装置にお
いては、接続部のないリング状の酸化物超電導体の超電
導シムコイルに永久電流が簡単に流せるので、磁界補正
が容易に行える。また、超電導シムコイルは冷凍機によ
り、液体窒素温度に冷却されているので、磁界補正時に
おけるシムコイル通電時には高価な液体ヘリウムを蒸発
させず、補正後は電流供給が必要ない、さらにシムコイ
ルの補修も容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超電導マグネット装置の実施例を示す
断面図、第２図は上記実施例の作用を説明する図、第３
図（ａ）、（ｂ）は上記実施例の具体例における酸化物
超電導体シムコイルを示す図、第４図は酸化物超電導体
のリングに永久電流を流すための上記実施例の第２の具
体例を示す図、第５図は超電導マグネット装置の常温ボ
ア内に鉄シムを張り付けた例を示す図、第６図（ａ）は
従来の磁界補正装置の１つである円形シムコイルを示す
図、第６図（ｂ）は鞍形シムコイルを示す図、第７図は
従来の超電導マグネット装置の常温ボア内に常電導シム
コイルを取り付けた図、第８図は超電導主コイルととも
に超電導シムコイルを構成した図、第９図は超電導シム
コイルの電気回路を示す図である。２・・・超電導マグネット本体８・・・超電導主コイル　　１１・・・ヒーター１２・
・・８０にシールド１３・・・酸化物超電導体シムコイル　１５・・・冷凍
機１６・・・酸化物超電導体リング　１７・・・励磁コ
イル１８・・・酸化物超電導体円形シム１９・・・酸化物超電導体鞍形シム２１・・・導電性金属の円筒　　工。・・・励磁電流１
、・・・ヒーター電流　　工、・・・誘導電流Ｂ・・・
磁界代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健第１図Ｉｔ″ 第２図第３図（ｂ）第４図第　５　図第６図（ｃＡ−）第６図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高均一磁界の発生を必要とする超電導マグネット
装置において、当該超電導マグネット装置内の液体窒素
温度に保たれる熱シールド層に、液体窒素温度で超電導
状態となる酸化物超電導体で構成された磁界補正装置が
組み込まれていることを特徴とする超電導マグネット装
置。
（２）磁界補正装置に電流を誘導させる励磁コイルを付
設したことを特徴とする請求項（１）記載の超電導マグ
ネット装置。
（３）磁界補正装置に外部から電流を供給する導電性金
属を取りつけたことを特徴とする請求項（１）記載の超
電導マグネット装置。